(57)【要約】    【課題】  ガラス質焼結体の焼成に好適に用いることができるコスト安の焼成炉用棚板を提供する。    【解決手段】  ローラーハース炉用の棚板１００は、ステンレス基板１０１と、ステンレス基板１０１の上に形成されたコーティング層１０２とを備える。ステンレス基板１０１は、フェライト系ステンレス、さらに詳しくは、ニッケルが含まれておらず、クロムが１６．０〜１８．０質量％含まれており、熱膨張率が１２．８×１０−６（１／℃）、熱伝導率が０．０２３ｋJ／（ｓ・ｍ・ｋ）のＳＵＳ４３０から成る。コーティング層１０２は、ガラス及び酸化アルミニウムから成り、ガラス領域１０２ａは酸化アルミニウム領域１０２ｂの介在により不連続に形成されている。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステンレス基板と、該ステンレス基板の上に形成され、ガラス及び金属酸化物から成るコーティング層とを備えることを特徴とする焼成炉用棚板。
【請求項２】
前記コーティング層において、前記ガラスの領域は不連続に形成されていることを特徴とする請求項１記載の焼成炉用棚板。
【請求項３】
前記金属酸化物は酸化アルミニウムであることを特徴とする請求項２記載の焼成炉用棚板。
【請求項４】
前記ステンレス基板は、フェライト系ステンレスであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の焼成炉用棚板。
【請求項５】
前記ステンレス基板は、ニッケルを含有せず、クロムを１１．５〜１８．０質量％含むことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に焼成炉用棚板。
【請求項６】
前記ステンレス基板は、０〜１０００℃における熱膨張率が１２．８×１０−６〜１３．５×１０−６（１／℃）であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の焼成炉用棚板。
【請求項７】
前記ステンレス基板は、熱伝導率が０．０２３〜０．０２８ｋJ／（ｓ・ｍ・ｋ）であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の焼成炉用棚板。
【請求項８】
前記ステンレス基板は、少なくとも一辺に、前記一辺と垂直方向にスリットが切り込まれていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の焼成炉用棚板。
【請求項９】
ステンレス基板と、該ステンレス基板の上に形成され、ガラス及び金属酸化物から成るコーティング層とを備える焼成炉用棚板の製造方法において、前記ステンレス基板、ガラス粉末、及び金属酸化物粉末を準備する準備ステップと、前記ステンレス基板に前記ガラス粉末を散布するガラス粉末散布ステップと、前記ガラス粉末が散布されたステンレス基板に前記金属酸化物粉末を散布する金属酸化物粉末散布ステップと、前記ガラス粉末及び前記金属酸化物粉末が散布されたステンレス基板を焼成する焼成ステップとから成るコーティングステップを繰り返し行うことを特徴とする焼成炉用棚板の製造方法。
【請求項１０】
前記金属酸化物は酸化アルミニウムであることを特徴とする請求項９記載の焼成炉用棚板の製造方法。
【請求項１１】
前記ガラス粉末の平均粒径は約５μｍであり、前記酸化アルミニウムの粉末の平均粒径は約４５μｍであることを特徴とする請求項１０記載の焼成炉用棚板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、焼成炉用棚板及びその製造方法、特に、基板がステンレスの焼成炉用棚板及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガラス質焼結体、例えば、廃ガラス製軽量建材等は、原料ガラス質粉末の成形体を棚板の上に載置して焼成炉に投入し、７５０〜１０５０℃の温度で焼成すること等により製造される（例えば、特許文献１参照）。よって、焼成炉用棚板には耐熱性及び耐熱衝撃性が要求される。
【０００３】
従来より、焼成炉用棚板として、レンガ質で厚み６〜１０ｍｍのムライト−コージェライト系棚板や、厚み２５ｍｍ以上のムライト系棚板や、陶磁器業界において一般的に知られている炭化ケイ素（ＳｉＣ）系棚板等が用いられている。
【０００４】
また、焼成炉用棚板として、通常の鋼板は高温処理により錆が発生して表面が脆くなるので焼成炉用の棚板には適さないが、金属板にガラス質の釉薬をかぶせた琺瑯等を用いることができると考えられる。
【０００５】
また、連続式のトンネル炉等を用いる場合には、搬送ローラと金網から成る無限軌道を用いて連続的に焼成処理を行うこと、即ち、金網により廃ガラス製軽量建材等を保持することも考えられる。
【特許文献１】特公平６−８８８０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来より使用されている棚板は、廃ガラス製軽量建材等のガラス質焼結体の焼成において下記の不具合を生じていた。
【０００７】
即ち、ムライト−コージェライト系棚板については、耐熱温度が１１００℃以上と耐熱性が高く、粘土質系材料の中では耐熱衝撃性にも優れるものの、反りが発生しやすく、焼成を１００〜２００サイクル行うと熱割れを生じるという問題がある。
【０００８】
また、ムライト系棚板については、耐熱温度が１１００℃以上と耐熱性が高いものの、耐熱衝撃性が低いという問題がある。
【０００９】
また、炭化ケイ素（ＳｉＣ）系棚板については、耐熱温度が１２００℃以上と耐熱性が高く、耐熱衝撃性にも優れるものの、厚いと共にコスト高であるという問題がある。
【００１０】
さらに、琺瑯についてはコスト高であり、金網（メッシュベルト）については耐熱性が低く、コスト高であるという問題がある。
【００１１】
本発明の目的は、ガラス質焼結体の焼成に好適に用いることができるコスト安の焼成炉用棚板を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するために、請求項１記載の焼成炉用棚板は、ステンレス基板と、該ステンレス基板の上に形成され、ガラス及び金属酸化物から成るコーティング層とを備えることを特徴とする。
【００１３】
請求項２記載の焼成炉用棚板は、請求項１記載の焼成炉用棚板において、前記コーティング層において、前記ガラスの領域は不連続に形成されていることを特徴とする。
【００１４】
請求項３記載の焼成炉用棚板は、請求項２記載の焼成炉用棚板において、前記金属酸化物は酸化アルミニウムであることを特徴とする。
【００１５】
請求項４記載の焼成炉用棚板は、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の焼成炉用棚板において、前記ステンレス基板は、フェライト系ステンレスであることを特徴とする。
【００１６】
請求項５記載の焼成炉用棚板は、請求項１乃至４のいずれか１項に焼成炉用棚板において、前記ステンレス基板は、ニッケルを含有せず、クロムを１１．５〜１８．０質量％含むことを特徴とする。
【００１７】
請求項６記載の焼成炉用棚板は、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の焼成炉用棚板において、前記ステンレス基板は、０〜１０００℃における熱膨張率が１２．８×１０−６〜１３．５×１０−６（１／℃）であることを特徴とする。
【００１８】
請求項７記載の焼成炉用棚板は、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の焼成炉用棚板において、前記ステンレス基板は、熱伝導率が０．０２３〜０．０２８ｋJ／（ｓ・ｍ・ｋ）であることを特徴とする。
【００１９】
請求項８記載の焼成炉用棚板は、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の焼成炉用棚板において、前記ステンレス基板は、少なくとも一辺に、前記一辺と垂直方向にスリットが切り込まれていることを特徴とする。
【００２０】
請求項９記載の焼成炉用棚板の製造方法は、ステンレス基板と、該ステンレス基板の上に形成され、ガラス及び金属酸化物から成るコーティング層とを備える焼成炉用棚板の製造方法において、前記ステンレス基板、ガラス粉末、及び金属酸化物粉末を準備する準備ステップと、前記ステンレス基板に前記ガラス粉末を散布するガラス粉末散布ステップと、前記ガラス粉末が散布されたステンレス基板に前記金属酸化物粉末を散布する金属酸化物粉末散布ステップと、前記ガラス粉末及び前記金属酸化物粉末が散布されたステンレス基板を焼成する焼成ステップとから成るコーティングステップを繰り返し行うことを特徴とする。
【００２１】
請求項１０記載の焼成炉用棚板の製造方法は、請求項９記載の焼成炉用棚板の製造方法において、前記金属酸化物は酸化アルミニウムであることを特徴とする。
【００２２】
請求項１１記載の焼成炉用棚板の製造方法は、請求項１０記載の焼成炉用棚板の製造方法において、前記ガラス粉末の平均粒径は約５μｍであり、前記酸化アルミニウムの粉末の平均粒径は約４５μｍであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
請求項１記載の焼成炉用棚板によれば、ガラス及び金属酸化物から成るコーティング層がステンレス基板の上に形成されているので、人体に有害な６価クロムのステンレス基板からの析出を抑制すると共に、ガラスと金属酸化物との反応によりコーティング層の軟化点をガラスの軟化点よりも高くすることができ、もってガラス質焼結体の焼成に好適に用いることができる。
【００２４】
請求項２記載の焼成炉用棚板によれば、コーティング層において、ガラスの領域は不連続に形成されているので、コーティング層の剥離及び熱割れを防止することができる。
【００２５】
請求項３記載の焼成炉用棚板によれば、金属酸化物は酸化アルミニウムであるので、コーティング層の剥離及び熱割れを確実に防止することができる。
【００２６】
請求項４記載の焼成炉用棚板によれば、ステンレス基板は、フェライト系ステンレスであるので、棚板に磁性を持たせることができ、もって磁石によるハンドリング操作を容易に行うことができる。
【００２７】
請求項６記載の焼成炉用棚板によれば、ステンレス基板は、０〜１０００℃における熱膨張率が１２．８×１０−６〜１３．５×１０−６（１／℃）であるので、反りの発生を抑制することができる。
【００２８】
請求項７記載の焼成炉用棚板によれば、ステンレス基板は、熱伝導率が０．０２３〜０．０２８ｋJ／（ｓ・ｍ・ｋ）であるので、反りの発生を抑制することができると共に、載置する被加熱物の昇温速度を従来のレンガ質の棚板と比べて大きくすることができる。
【００２９】
請求項８記載の焼成炉用棚板によれば、ステンレス基板は、少なくとも一辺に、一辺と垂直方向にスリットが切り込まれているので、反りの発生による撓みを抑制することができる。
【００３０】
請求項９記載の焼成炉用棚板の製造方法によれば、コーティングを繰返し行うので、ガラス領域が不連続に形成されたコーティング層をより強固にステンレス基板に付着させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
本発明者は、上記目的を達成すべく鋭意研究を行った結果、焼成炉用棚板が、ステンレス基板と、該ステンレス基板の上に形成され、ガラス及び金属酸化物から成るコーティング層とを備えると、ガラス質焼結体の焼成に好適に用いることができることを見出した。
【００３２】
また、本発明者は、上記目的を達成すべく鋭意研究を行った結果、ステンレス基板と、該ステンレス基板の上に形成され、ガラス及び金属酸化物から成るコーティング層とを備える焼成炉用棚板の製造方法において、ステンレス基板、ガラス粉末、及び金属酸化物粉末を準備する準備ステップと、ステンレス基板にガラス粉末を散布するガラス粉末散布ステップと、ガラス粉末が散布されたステンレス基板に金属酸化物粉末を散布する金属酸化物粉末散布ステップと、ガラス粉末及び金属酸化物粉末が散布されたステンレス基板を焼成する焼成ステップとから成るコーティングステップを繰り返し行うと、ガラス質焼結体の焼成に好適に用いることができるコスト安の焼成炉用棚板を製造することができることを見出した。
【００３３】
本発明は、上記研究の結果に基づいてなされたものである。
【００３４】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。
【００３５】
図１は、本実施の形態に係る焼成炉用棚板の概略構成を説明するために用いられる図であり、（ａ）は断面図を示し、（ｂ）は断面部分拡大図を示す。
【００３６】
図１（ａ）において、ローラーハース炉（焼成炉）用の棚板１００は、１１００ｍｍ×２４３８ｍｍ×厚み２ｍｍの矩形状ステンレス基板１０１と、ステンレス基板１０１の上に形成されたコーティング層１０２とから成る。
【００３７】
ステンレス基板１０１は、フェライト系ステンレス、さらに詳しくは、ニッケルが含まれておらず、クロムが１６．０〜１８．０質量％含まれており、熱膨張率が１２．８×１０−６（１／℃）、熱伝導率が０．０２３ｋJ／（ｓ・ｍ・ｋ）のＳＵＳ４３０から成り、ステンレス基板１０１の４辺には、幅１ｍｍ、長さ５０ｍｍのスリットが３００ｍｍ間隔で切り込まれている。
【００３８】
図１（ｂ）において、コーティング層１０２は、ガラス及び酸化アルミニウムから成る。コーティング層１０２において、ガラス領域１０２ａは酸化アルミニウム領域１０２ｂの介在により不連続に形成されている。ここで、酸化アルミニウム領域１０２ｂはガラス領域１０２ａの上に断面鱗状に積層されている。また、界面１０３において、ステンレス基板１０１と接しているのは、主にガラス領域１０２ａである。
【００３９】
図２は、図１の棚板の製造方法のフローチャートである。
【００４０】
図２において、ＳＵＳ４３０から成り、４辺には、幅１ｍｍ、長さ５０ｍｍのスリットが３００ｍｍ間隔で切り込まれているステンレス基板１０１と、平均粒径５μｍのガラス粉末を約１５０ｇと、平均粒径４５μｍの酸化アルミニウム粉末とを約３００ｇとを準備し（ステップＳ２０１）、ステンレス基板１０１にガラス粉末を５０ｇ／ｍ２となるように目開き２６０μｍの篩で全面散布し（ステップＳ２０２）、ガラス粉末が散布されたステンレス基板１０１に酸化アルミニウム粉末を１００ｇ／ｍ２となるように目開き２６０μｍの篩で全面散布し（ステップＳ２０３）、ガラス粉末及び酸化アルミニウム粉末が散布されたステンレス基板１０１をローラーハース炉内に搬送し（ステップＳ２０４）、ローラーハース炉内に搬送したステンレス基板１０１を昇温速度１６℃／ｍｉｎで約８００℃まで昇温加熱し（ステップＳ２０５）、さらに約８００℃で３０分焼成し（ステップＳ２０６）、焼成後、徐冷速度８℃／ｍｉｎで室温まで徐冷し（ステップＳ２０７）、徐冷したステンレス基板１０１を反転し（ステップＳ２０８）、裏面についてステップＳ２０２〜２０８の処理を施し（ステップＳ２０９）、さらにステップＳ２０２〜２０９のコーティング処理を２〜３回繰返し（ステップＳ２１０）、本処理を終了する。
【００４１】
本実施の形態に係る棚板１００によれば、ガラス及び酸化アルミニウムから成るコーティング層１０２がステンレス基板１０１の上に形成されているので、人体に有害な６価クロム（Ｃｒ＋６）のステンレス基板からの析出を抑制すると共に、ガラスと酸化アルミニウムとの反応によりコーティング層１０２の軟化点をガラス軟化点よりも高くすることができ、もってガラス質焼結体の焼成に好適に用いることができる。
【００４２】
また、本実施の形態に係る棚板１００によれば、基板がステンレスであるので、あらゆる形状の基板を成形することができ、もって従来のレンガ質の棚板に載置することができなかった大きさの被加熱物等も載置することができる。
【００４３】
また、本実施の形態に係る棚板１００によれば、コーティング層１０２において、ガラス領域１０２ａは、コーティングガラスの改質材や緩衝材として機能する酸化アルミニウム領域１０２ｂの介在により不連続に形成されているので、ステンレス基板１０１及びガラス領域１０２ａの熱膨張率の差異により生じるコーティング層１０２の界面１０３における剥離及び熱割れを防止することができる。
【００４４】
また、本実施の形態に係る棚板１００の製造方法によれば、コーティング処理を２〜３回繰返し行うので、ガラス領域１０２ａが不連続に形成されたコーティング層１０２をより強固にステンレス基板１０１に付着させることができる。
【００４５】
また、本実施の形態に係る棚板１００の製造方法によれば、ステンレス基板１０１にガラス粉末を５０ｇ／ｍ２となるように目開き２６０μｍの篩で全面散布しているので、散布されたガラス粉末によりミクロな凹凸を形成することができ、もってガラス粉末と酸化アルミニウムとの付着力を向上させることができる。
【００４６】
本実施の形態では、金属酸化物として酸化アルミニウムを用いているが、これに限定されるものではなく、例えば、シリカ粉、粘土質粉末等であってもよい。
【００４７】
本実施の形態では、棚板１００の焼成を８００℃で行っているが（ステップＳ２０４）、これに限定されるものではなく、７５０〜１０００℃で焼成を行ってもよい。例えば、棚板１００の表裏における１回目の焼成を７５０〜７６０℃で行い、２回目以降の焼成を８００℃以上で行うのが好ましい。
【００４８】
本実施の形態では、ステンレス基板１０１を焼成した後、徐冷速度８℃／ｍｉｎで室温まで徐冷しているが、これに限定されるものではない。棚板の反りを小さくするためには、６００〜８００℃の温度領域における徐冷速度を小さくするのが望ましい。
【実施例】
【００４９】
以下、本発明の実施例を説明する。
【００５０】
本発明者は、ステンレス基板として幅１ｍｍ、長さ５０ｍｍのスリットが３００ｍｍ間隔で切り込まれている１１００ｍｍ×２４３８ｍｍ×厚み２ｍｍのフェライト系ステンレスＳＵＳ４０５、フェライト系ステンレスＳＵＳ４３０、オーステナイト系ステンレスＳＵＳ３１０Ｓ、及びオーステナイト系ステンレスＳＵＳ３０４を準備し、これらのステンレス基板に上記ステップＳ２０２〜２０９のコーティング処理を繰り返し３回行った実験片１〜４（実施例１，２及び比較例１，２）を作製し、作製した実験片１〜４を搬送ローラによりローラーハース炉内に搬送し、昇温速度１６℃／ｍｉｎで８００℃まで加熱し、約８００℃で３０分焼成し、徐冷速度８℃／ｍｉｎで室温まで徐冷する焼成処理を回施した後に、表面処理状態、反り、６価クロム（Ｃｒ＋６）の析出を観察した。
【００５１】
実験片１〜４の観察結果及び総合評価を表１に、ステンレス４種の組成を表２に、ステンレス４種の物性を表３に示す。
【００５２】
【表１】
2006189169.tif 000003
【００５３】
【表２】
2006189169.tif 000004
【００５４】
【表３】
2006189169.tif 000005
【００５５】
表１の表面処理状態の欄において、○はコーティング層の剥離及び熱割れ等がないことを示し、×はコーティング層の剥離及び熱割れ等が存在することを示す。また、反りの欄において、○は反りが小さいことを示し、×は反りが大きいことを示す。また、Ｃｒ析出の欄において、○は表面における６価クロム（Ｃｒ＋６）の析出が少ないことを示し、×は表面における６価クロム（Ｃｒ＋６）の析出が多いことを示す。
【００５６】
表１から、実施例１及び２の棚板は、比較例１及び２の棚板と比較して、コーティング層の剥離及び熱割れ等がなく、反りが小さく、表面における６価クロム（Ｃｒ＋６）の析出が少ないため、焼成炉用棚板として適していることが分かる。
【００５７】
ここで、実施例１及び２の棚板が、比較例１及び２の棚板と比較して、反りが小さいのは、フェライト系ステンレス（ＳＵＳ４０５及びＳＵＳ４３０等）が、オーステナイト系ステンレス（ＳＵＳ３１０Ｓ及びＳＵＳ３０４等）よりも、熱膨張率が小さいと共に熱伝導率が大きい（表３）ためと推考される。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本実施の形態に係る焼成炉用棚板の概略構成を説明するために用いられる図であり、（ａ）は断面図を示し、（ｂ）は断面部分拡大図を示す。
【図２】図１の棚板の製造方法のフローチャートである。
【符号の説明】
【００５９】
１００  棚板
１０１  ステンレス基板
１０２  コーティング層
１０２ａ  ガラス領域
１０２ｂ  酸化アルミニウム領域
１０３  界面
【図１】
2006189169.tif 000006
【図２】
2006189169.tif 000007